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BMIデコーディング高精度化に向けた神経活動の局所的計測に基づく広域活動推定

基于神经活动局部测量的广域活动估计，提高BMI解码精度

基本信息

批准号：
20J22686
负责人：
朝比奈昂洋
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J22686/
关键词：
細胞・組織神経科学脳・神経電極アレイ

项目摘要

本研究課題では，脳活動を計測することで外部機器を操作するBrain-Machine Interface (BMI)技術における，神経活動の読み取り・解読（デコード）性能の向上を背景とし，限られた計測範囲内の神経活動からより広範囲の神経細胞集団の状態推定を目的としている．直接計測されない神経活動をデコードに利用することができれば，より多くの神経細胞の情報を利用可能となることでデコード性能が向上すると考えられる．上記の神経細胞集団の状態推定手法を開発し，サルBMIデータに適用した．公開されているサルBMIデータセット2件[Brochier, Scientific Data, 2018; O'Doherty, Zenodo, 2017]を利用し，直接計測されない神経活動の推定値をデコードに活用することでBMIの性能が向上することを示した．以上の研究成果をまとめ，論文として発表した（Asahina, et. al., Journal of Neuroscience Methods, 2023）．また，神経細胞集団が複数存在する場合についての推定理論の拡張を進め，培養神経回路網に適用した．神経回路網において複数の情報が並行して表現される様子を，上記の手法を用いることで観察した．以上の研究成果は学会で発表した（電気学会　電子・情報・システム部門大会，2022年8月）．以上の研究成果により，本研究課題において当初の目的であった「少数の神経活動のみから全体の活動を推定し，高性能なデコードを行うこと」を達成し，BMI利用者のQOL向上に繋がる可能性を示した．

This research topic is based on the Brain-Machine Interface (BMI) technology that allows measurement of brain activity and operation of external machines, and provides an upward background for the performance of brain activity measurement and analysis (manufacturers), with the purpose of estimating the state of a wide range of neuronal cell groups within the range of measured brain activity. Direct measurement of the activity of the brain, the utilization of information from multiple neurons, the possibility of utilization of information from multiple neurons, and the performance of the brain. The method for estimating the state of the neuronal cell set mentioned above was developed, and the BMI data was applied. 2 open BMI data sets [Brochier, Scientific Data, 2018; O'Doherty, Zenodo, 2017] were used to directly measure the estimated value of Chinese mental activity. The above research results are presented in this paper (Asahina, et. al., Journal of Neuroscience Methods, 2023）. In addition, the theory of presumptive expansion in the case of the existence of a plurality of neuronal cell groups is applied to the network of cultured neuronal circuits. The information in the network of mental circuits is displayed in parallel, and the information in the network of mental circuits is displayed in parallel. The above research results were presented to the Society (Electronic Information Technology Department Conference of the Society of Electrical Engineering, August 2022). The above research results show that the primary goal of this research is to achieve the goal of "estimating the activity of a small number of people and the activity of all people, and to achieve the goal of" estimating the activity of high performance people ".